SOLID 设计原则——接口隔离原则

软件设计最大的难题就是应对需求的变化，但是纷繁复杂的需求变化又是不可预料的，我们要为不可预料的变化做好准备，这本身是一件非常痛苦的事情，但好在有大师们已经给我们提出了非常好的六大设计原则和 23 种设计模式来“封装”未来的变化。

在软件设计上有一些经典的设计原则，其中包括，SOLID、KISS、YAGNI、DRY、LOD 等。这些设计原则，从字面上理解，都不难。你一看就感觉懂了，一看就感觉掌握了，但是用在项目中的时候就会发现，“看懂”和“会用”是两回事，而“用好”更是难上加难。我有时会对这些原则理解的不够透彻，导致在使用时过于教条注意，拿原则当真理，生搬硬套，适得其反。

下面我对这些原则做一些梳理和整理，确保自己理解的是正确的。

SOLID 原则并非单纯的 1 个原则，而是由 5 个设计原则组成的，它们分别是：

单一职责原则
开闭原则
里氏替换原则
接口隔离原则
依赖反转原则

分别对应 SOLID 的 S、O、L、I、D 这 5 个英文字母。

原则描述

接口隔离原则的英文翻译是“ Interface Segregation Principle”，缩写为 ISP。

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客户端不应该被强迫依赖它不需要的接口。

这里的”客户端“，可以理解为接口的调用者或者使用者

实际上，“接口”这个名词可以用在很多场合中。生活中我们可以用它来指插座接口等。在软件开发中，我们既可以把它看作一组抽象的约定，也可以具体指系统与系统之间的 API 接口，还可以特指面向对象编程语言中的接口等。

该原则和单一职责原则有点相似，但在看待代码的角度不一样的。

前面我提到，理解接口隔离原则的关键，就是理解其中的“接口”二字。在这条原则中，我们可以把“接口”理解为下面三种东西：

一组 API 接口集合
单个 API 接口或函数
OOP 的接口概念

接下来，我就按照这三种理解方式来描述一下，在不同的场景下，这条原则具体是如何解读和应用的。

把“接口”理解为 i 一组 API 接口集合

这样的一组 API 集合在 Java 中就很好理解，把它理解为一个 Service 即可。如果我有一个微服务用户系统提供了一组跟用户相关的 API 给其他系统使用，比如：注册、登录、获取用户信息等。具体代码如下所示：


public interface UserService {
  boolean register(String cellphone, String password);
  boolean login(String cellphone, String password);
  UserInfo getUserInfoById(long id);
  UserInfo getUserInfoByCellphone(String cellphone);
}

public class UserServiceImpl implements UserService {
  //...
}

现在，我们的后台管理系统要实现删除用户的功能，希望用户系统提供一个删除用户的接口。这个时候我们该如何来做呢？你可能会说，这不是很简单吗，我只需要在 UserService 中新添加一个 deleteUserByCellphone() 或 deleteUserById() 接口就可以了。这个方法可以解决问题，但是也隐藏了一些安全隐患。

删除用户是一个非常慎重的操作，我们只希望通过后台管理系统来执行，所以这个接口只限于给后台管理系统使用。如果我们把它放到 UserService 中，那所有使用到 UserService 的系统，都可以调用这个接口。不加限制地被其他业务系统调用，就有可能导致误删用户。

当然，最好的解决方案是从架构设计的层面，通过接口鉴权的方式来限制接口的调用。不过，如果暂时没有鉴权框架来支持，我们还可以从代码设计的层面，尽量避免接口被误用。我们参照接口隔离原则，调用者不应该强迫依赖它不需要的接口，将删除接口单独放到另外一个接口 RestrictedUserService 中，然后将 RestrictedUserService 只打包提供给后台管理系统来使用。具体的代码实现如下所示：


public interface UserService {
  boolean register(String cellphone, String password);
  boolean login(String cellphone, String password);
  UserInfo getUserInfoById(long id);
  UserInfo getUserInfoByCellphone(String cellphone);
}

public interface RestrictedUserService {
  boolean deleteUserByCellphone(String cellphone);
  boolean deleteUserById(long id);
}

public class UserServiceImpl implements UserService, RestrictedUserService {
  // ...省略实现代码...
}

在刚刚的这个例子中，我们把接口隔离原则中的接口，理解为一组接口集合，它可以是某个微服务的接口，也可以是某个类库的接口等等。在设计微服务或者类库接口的时候，如果部分接口只被部分调用者使用，那我们就需要将这部分接口隔离出来，单独给对应的调用者使用，而不是强迫其他调用者也依赖这部分不会被用到的接口。

把“接口”理解为单个 API 接口或函数

现在我们再换一种理解方式，把接口理解为单个接口或函数（以下为都简称为“函数”）。那接口隔离原则就可以理解为：函数的设计要功能单一，不要将多个不同的功能逻辑在一个函数中实现。接下来，通过一个例子来解释一下。


public class Statistics {
  private Long max;
  private Long min;
  private Long average;
  private Long sum;
  private Long percentile99;
  private Long percentile999;
  //...省略constructor/getter/setter等方法...
}

public Statistics count(Collection<Long> dataSet) {
  Statistics statistics = new Statistics();
  //...省略计算逻辑...
  return statistics;
}

在上面的代码中，count() 函数的功能不够单一，包含很多不同的统计功能，比如，求最大值、最小值、平均值等等。按照接口隔离原则，我们应该把 count() 函数拆成几个更小粒度的函数，每个函数负责一个独立的统计功能。拆分之后的代码如下所示：


public Long max(Collection<Long> dataSet) { //... }
public Long min(Collection<Long> dataSet) { //... } 
public Long average(Colletion<Long> dataSet) { //... }
// ...省略其他统计函数...

如果在项目中，对每个统计需求，Statistics 定义的那几个统计信息都有涉及，那 count() 函数的设计就是合理的。

相反，如果每个统计需求只涉及 Statistics 罗列的统计信息中一部分，比如，有的只需要用到 max、min、average 这三类统计信息，有的只需要用到 average、sum。而 count() 函数每次都会把所有的统计信息计算一遍，就会做很多无用功，势必影响代码的性能，特别是在需要统计的数据量很大的时候。

所以，在这个应用场景下，count() 函数的设计就有点不合理了，我们应该按照第二种设计思路，将其拆分成粒度更细的多个统计函数。

把“接口”理解为 OOP 中的接口概念

除了刚讲过的两种理解方式，我们还可以把“接口”理解为 OOP 中的接口概念，比如 Java 中的 interface。

把需要实现的功能设计成接口，然后让需要实现该功能的类去实现该接口，做到接口粒度小、那涉及改动的类就比较小。这种方法设计思路会更加灵活、易扩展、易复用。

而不是将一个需求所设计到的功能都抽象成一个接口，然后类去实现这个接口。有一些类是不需要全部实现该接口的所有方法，只需要实现特定的某个方法。在这种情况下，就需要考虑将该接口进行拆分，拆分成更细的几个接口，做到接口的单一职责，做到使用者不需要依赖它用不到的接口功能。

接口隔离原则和单一职责原则的区别

通过上面的例子可以发现，接口隔离原则跟单一职责原则有点类似，不过稍微还是有点区别。

单一职责原则针对的是模块、类、接口的设计。

而接口隔离原则相对于单一职责原则，一方面它更侧重于接口的设计，另一方面它的思考的角度不同。它提供了一种判断接口是否职责单一的标准：

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通过调用者如何使用接口来间接地判定。

如果调用者只使用部分接口或接口的部分功能，那接口的设计就不够职责单一。

接口隔离强调的是调用方，是否只使用了接口中的部分功能？若是，则违反接口隔离，应当细粒度拆分成接口。

而单一职责原则则不强调是否为调用方，只要能从某一个角度观察出，一个模块/类/方法，负责了多干一件事情，就可以判定其破坏了单一职责。

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